用于照明控制系统中的无中性点的控制器的旁路电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及照明控制系统。更特别地，本发明的实施例是针对用于在照明负载被关断时为诸如开关的无中性点的(neutral-less)控制器的漏电流提供旁路通路的照明控制系统中的旁路电路。
【背景技术】
[0002]数字照明技术，即，基于诸如发光二极管(LED)这样的半导体光源的光照(illuminat1n)提供了对传统的荧光灯、HID灯和白炽灯的可行的替代。LED的功能的优点和益处包括高能量变换和光学效率、耐久性、较低的操作成本和许多其它的。LED技术中的最近的进展已经提供了在许多应用中能够实现各种照明效果的有效率且鲁棒的全谱照明源。体现这些源的一些器材(fixture)以照明模块为特征，包括能够产生不同的颜色(例如，红、绿和蓝)的一个或多个LED以及用于独立地控制LED的输出以生成各种颜色和变色照明效果的处理器。
[0003]在许多常规的照明布置中，借助完成或者断开包括照明单元的负载和运送来自AC干线(mains)电源的电力的“火”线之间的电连接，机械式壁开关被用来接通或者关断照明单元。相应地，为接通和关断照明单元，机械式壁开关不需要与来自AC干线的中性线的连接，而相反仅具有用于连接至运送来自AC干线电源的电力的“火”线的输入端和用于在开关接通照明单元时向负载供给该电力的输出端(为了安全的原因，机械式壁开关也可能具有不向壁开关或负载供给任何电力并且连接至接地的地线)。结果，在许多现存的建筑物中，来自AC干线电源的中性线不被提供至接线盒或者机械式壁开关被提供的其它的位置，而相反仅“火”线和负载的线被提供至该位置(再次，为了安全的原因，不向壁开关或者负载供给任何电力的地线也可能被提供且连接至接地)。负载可包括一个或多个照明单元，每个照明单元可包括照明驱动器和诸如白炽灯、荧光灯(例如紧凑的荧光灯泡)、一个或多个LED的一个或多个光源。负载也可能包括或者可能不包括镇流器。
[0004]由于节能要求变得越来越迫切，连同针对智能照明系统的需要，在居住和商业设施中，越来越多的利用电子开关和调光能力的电子控制器被部署来代替简单的机械式壁开关。这样的电子控制器的操作类似于机械式壁开关的操作，但是由于照明控制器内侧的电子电路的缘故，电子控制器可能执行附加的功能，例如接通或者关断继电器、调光、根据编程的时序的接通或者关断和/或调光、根据各种传感器输入的接通或者关断和/或调光、无线通信等。所以，不像简单的机械式壁开关，电子照明控制器要求用于适当的操作的一些能量，例如，即使在负载被切断时。
[0005]例如，从Koninklijke Philips Electronics N.V 可得到的 Occuswitch 无线控制系统是自动地将空闲的房间中的灯关断的节能占用传感器系统。至于上面提到的电子控制器，Occuswitch无线控制系统是无中性点的电子照明控制器，并且在关断状态下表现得像电压馈送，并且在接通状态下表现得像电流馈送供给。
[0006]无中性点的电子照明控制器一般地在关断状态(从负载去除电力)期间需要小的漏电流并且在接通状态(向负载提供电力)期间需要最小的电流。然而，不同的负载具有不同的特性，使得难以维持稳定的电力供给。例如，当镇流器的负载阻抗在关断状态期间相对大时，电子照明控制器的漏电流能够发展足够的电压以引起镇流器起动，这可能引起照明单元闪光。在接通期间，负载需要汲取足够的电流以供给无中性点的电子照明控制器。一般地，大多数镇流器具有起动时间，供给电容器在该起动时间期间充电并且镇流器在该时间期间汲取非常小的电流。而且，例如，在编程的起动镇流器的预热阶段的期间，镇流器汲取非常小的电流。这将引起无中性点的控制器在该时间期间电压跌落(dip)。
[0007]然而，如果电子控制器代替机械式壁开关连接在负载的前面，则对于电子控制器的最大的可用的功率是由漏电流和与电子控制器串联连接的负载的特性确定的。在一些情形中，例如，牵涉具有非常有限的漏电流的调光镇流器的情形，当负载被关断时不存在足够的通过电子控制器的漏电流以保持电子开关适当地操作。结果，照明系统可能不适当地操作。
[0008]图1是针对图示该问题的常规的照明控制系统100的框图。照明控制系统100包括负载120和电子控制器130。
[0009]负载120可包括一个或多个照明单元和/或电机(例如，用于房间风扇)。(多个)照明单元可包括照明单元，每个照明单元可包括照明驱动器和一个或多个光源，例如白炽灯、荧光灯(例如，紧凑的荧光灯泡)、一个或多个发光二极管(LED)等。负载120还可包括或者可不包括镇流器。负载120具有第一负载端和第二负载端，并且被配置成在第一和第二负载端之间接收负载电压，并且还被配置成允许负载电流在第一和第二负载端之间流动。
[0010]电子控制器130具有经由线(例如，黑线)连接至外部电源105 (例如，AC干线)的第一电源端110的单个的输入端，外部电源105在第一电源端110和其第二电源端(例如，中性端)112之间输出AC电压。还示出的是地线(例如，绿线)114，地线114连接至接地并且不向电子控制器130或者负载120供给任何电力。电子控制器130还具有由线(例如，红线)连接至负载120的第一负载端的单个的输出端。负载120的第二负载端由线(例如，中性线，其可能是白线)连接至外部电源105的第二电源端112。
[0011]当电子控制器130处于接通状态以为负载120供电时，则负载120可以接收从外部电源105供给的100%的输入电压作为其负载电压。当电子控制器130处于关断状态以禁用负载120时，则跨负载120的负载电压将为零。
[0012]然而，由于电子控制器130是要求电力来操作的电气设备，所以情况可能变得复杂。当电子控制器130处于接通状态时，如果跨负载120的负载电压是从外部电源105供给的100%的输入电压，则跨电子控制器130的电压将为零，并且它不能长时间保持接通状态。同时，当电子控制器130处于关断状态时，将没有负载电压跨负载120并且没有负载电流流过负载120。然而，这意味着也将没有电流或者非常小的电流通过电子控制器130，所以如果它要求更多的能量，则它也不能维持关断状态。
[0013]为了处理这些问题，一些电子控制器被设计来调制它们处于接通和关断状态的时间间隔。当电子控制器处于接通状态时，它将切换至关断状态一会儿(例如，在每1ms的接通时段期间，关断2ms)，使得在该间隔期间电子控制器能够接收从外部电源105供给的100%的输入电压并且从而为其自身供电。同时，当电子控制器处于关断状态时，它维持小的漏电流通过负载，并且利用这样的漏电流，电子控制器也能够为其自身供电。
[0014]然而，伴随技术的发展和照明控制所要求的比如无线通信的更多的特征，电子控制器的功率消耗显著地增加，并且当电子控制器处于关断状态时，负载自身的本征漏电流不足以为电子控制器供电。
[0015]图2是针对已经被提供来试图处理该问题的另一常规的照明控制系统200的框图。除了照明控制系统200包括跨负载120的负载端连接的外部电容器210外，照明控制系统200与照明控制系统100是相同的。不论电子控制器130处于接通状态还是关断状态，外部电容器210能够为电子控制器130提供漏电流通路。电容器越大，更多的漏电流可以被传送至电子控制器130来支持消耗大量电流和电力的活动(例如，接收无线控制信号)。
[0016]然而，如果电子控制器120包括基于TRIAC (三端双向可控硅开关)的设备，也被知晓为前沿(leading edge )调光器，则外部电容器210每个循环在巨大的浪涌电流方面将引起TRIAC的灾难性损害。附加地，外部电容器210将偏移负载侧处的电压和电流的相位，使得调光操作的相控(phase cutting)失去控制。
[0017]因而，将期望的是，提供当控制器处于关断状态时能够向控制器供给必要的漏电流并且禁用具有由控制器供给的电力的负载的照明控制系统。还将期望的是，提供当控制器初始地转变至接通状态时能够向控制器供给必要的漏电流、同时具有由控制器供给的电力的负载开始汲取足够的电流用于控制器的操作的照明控制系统。
【发明内容】
[0018]本公开是针对用于当控制器处于关断状态、从而禁用具有由控制器供给的电力的负载时以及当控制器初始地转变至接通状态、而由负载汲取的电流正在增加至对于控制器的操作所要求的最小的电流时向无中性点的控制器供给必要的漏电流的发明的装置和方法。
[0019]一般地，在一个方面中，用于为被配置成选择性地向照明负载供给线电压的照明控制系统中的无中性点的控制器的漏电流提供旁路通路的设备包括仿真(du_y)负载、电压传感器、旁路开关、开光控制器和延时定时器。电压传感器被配置成感测无中性点的控制器的输出端处的线电压。旁路开关被配置成选择性地将仿真负载与照明负载并联连接。开关控制器被配置成当感测的线电压是低的时候激活旁路开关以将仿真负载与照明负载并联连接，以便为漏电流提供旁路通路，并且当感测的线电压是高的时候在延时时段之后停用旁路开关以将仿真负载从与照明负载并联断开。延时定时器被配置成响应于感测的线电压从低到高的转变而实施延时时段。
[0020]在另一方面中，用于为照明控制系统的无中性点的控制器的漏电流提供旁路通路的设备包括旁路开关、开关控制器和延时定时器，其中无中性点的控制器具有被配置成当被激活时向照明负载供给线电压并且当被停用时从照明负载去除线电压的电力开关。旁路开关被配置成响应于无中性点的控制器中的电力开关的操作选择性地将仿真负载与照明负载并联连接。开关控制器被配置成响应于无中性点的控制器中的电力开关的停用而激活旁路开关，从而将仿真负载与照明负载并联连接，并且响应于无中性点的控制器中的电力开关的激活而停用旁路开关，从而在延时时段之后从照明负载断开仿真负载。延时定时器被配置成响应于无中性点的控制器中的电力开关的激活确定延时时段。
[0021]在另一方面中，方法为被配置成选择性地将照明负载连接至电压源的无中性点的控制器的漏电流提供旁路通路。该方法包括感测无中性点的控制器的输出处的线电压；当感测的线电压是低的、指示照明负载从电压源断开的时候，激活旁路开关以将仿真负载与照明负载并联连接；以及当感测的线电压转变至高、指示照明负载经由无中性点的控制器连接至电压源的时候，在延时时段之后停用旁路开关以将仿真负载从与照明负载的并联断开，在所述延时时段期间旁路开关继续被激活，延时时段能让照明负载汲取用于无中性点的控制器的操作的最小的供给电流。
[0022]正如为了本公开的目的而在本文使用的，术语“LED”应当被理解成包括任何的电致发光二极管或者能够响应于电信号生成辐射的其它类型的基于载流子注入/结的系统。因而，术语LED包括但不限于响应于电流发射